一种基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器。本实用新型专利技术其特征在于包括太阳能电池组件、MPPT控制器和DC-DC隔离电源，所述的DC-DC隔离电源与太阳能电池组件之间串接第一MOS管，所述的太阳能电池组件还并联接第二MOS管；所述的DC-DC隔离电源又连接AD采集模块，所述的MPPT控制器分别与第一MOS管、第二MOS管以及AD采集模块连接。本实用新型专利技术通过最大功率跟踪，使太阳能电池板的输出功率达到最大。在硬件上，我们在推挽式电路的基础上进行了一定的改进，减小了能量在电路上的损耗，提高了稳定性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光伏电源优化器，特别是一种基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器。
技术介绍
太阳能光伏发电正面临挑战，技术急需改进。目前太阳能转换效率低下成为阻碍太阳能产业的主要原因。我国光伏电池实验室的效率为21％，可商业化光伏组件效率为14％-15％，一般商业电池效率仅为10％-13％。太阳能光伏发电系统的成本主要是电池片的成本，约占总成本的70％。因此电池片的选材和技术研究直接影响到太阳能利用的成本。所以，对于这有限的能量，我们必须充分的利用起来。当今，国内DC/DC隔离技术还不成熟，太阳能发电系统DC/DC模块转换效率还不是很高。如今国际质量标准的电池板，寿命一般为25年，功率为当初初始功率的85％。电池板失效一般是由于以下原因造成的：1、层压不过关，电池板内部进入水蒸气，空气，导致硅片氧化老化；2、生产过程中焊接过程出现问题；3、封装电池片有碎片，破片，低效片；4、发电过程中遮挡了一部分太阳能硅片，热斑效应，电池板工作温度是-40——+85℃。由于上述问题，会影响到太阳电池板的输出特性曲线，使得太阳能电池板的最大目标功率点发生变化，一般成衰减状态，需要人为定期的检测，重新测量最大功率跟踪曲线，使用起来较为不便。目前国外已经研制出很多智能型的太阳能芯片。比如说SM3320，这款芯片大量采用模拟电路的全新太阳能系统电源管理芯片组。SM3320包括最先进的最大功率跟踪(MPPT)控制器、湿度传感器、全桥驱动器、开关稳压器和放大器等，通过它们的“并肩作战”，进一步提升了太阳能系统的发电效率和稳定性。适用于包括微型逆变器、电源优化器、充电控制器系统在内的光伏系统电子装置。SM3320还可在充电控制器中发挥作用，其适用于多种化学材质的充电电池，可按照电池的设计要求调整电压和电流的阈值。当光伏组件的发电量低于电池的吸纳量时，最大功率跟踪(MPPT)系统便会立即启动，优化充电效率，并容许同一系统中采用不同厂商的光伏组件。而对于我国而言，在这方面几乎是空白，仅有的一些也是效率低下，稳定性能差。而且我国对太阳能发电的需求越来越大，但是许多核心技术都是掌握在美国、日本、欧洲等发到国家手中，这势必会造成许多资金都流入国外企业的手中，无法使我国的太阳能技术真正得到提高。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的问题，提供了一种基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器，能有效提升太阳能系统的效率和稳定性。为此，本技术采取如下述技术方案：一种基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器，其特征在于包括太阳能电池组件、MPPT控制器和DC-DC隔离电源，所述的DC-DC隔离电源与太阳能电池组件之间串接第一MOS管，所述的太阳能电池组件还并联接第二MOS管；所述的DC-DC隔离电源又连接AD采集模块，所述的MPPT控制器分别与第一MOS管、第二MOS管以及AD采集模块连接。所述的一种基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器，其特征在于所述MPPT控制器还与无线接收发送模块无线连接。所述MPPT控制器是基于DSP或ARM9的核心处理器。本技术针对于现今光伏发电转换效率不高的情况，通过在软件算法(最大功率跟踪MPPT)上的改进以及硬件创新，使得太阳能发电在前置DC/DC转换上的效率达到95％左右，并且在输入电压波动比较大的情况下，提高输出电压的稳定性。通过最大功率跟踪，使太阳能电池板的输出功率达到最大。在硬件上，我们在推挽式电路的基础上进行了一定的改进，减小了能量在电路上的损耗，提高了稳定性。优点在于：(1)实时通过无线监测太阳能电池工作；(2)装置小易于安装于太阳能电池背面；(3)可以每隔一定时间自己正定修正目标最大功率点，易于长时间的使用，免去维护的成本。附图说明图1是本技术的原理框图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。如图1所示的基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器，包括太阳能电池组件1、MPPT控制器5和DC-DC隔离电源3，DC-DC隔离电源3与太阳能电池组件1之间串接第一MOS管2，太阳能电池组件1还并联接第二MOS管7。DC-DC隔离电源3又连接AD采集模块4，MPPT控制器5分别与第一MOS管2、第二MOS管7以及AD采集模块4连接，MPPT控制器5还与无线接收发送模块6无线连接。MPPT控制器是基于DSP或ARM9的核心处理器，可通过SPI与无线接受发送模块通信，单片机可以起到MPPT输入级最大功率的计算，然后控制输出级的次级电压恒定，达到前馈与后级反馈的同时控制，而且本电源优化器设计实用方便，DC-DC主板外，外扩电路极少。在跟踪最大功率点模型时，MRRT控制器控制着两片MOS管的导通与关断，其中一片串接于DC-DC与太阳能电池组件之间，可起到关断电路通断作用，同时可测量电路的开路电压，另外一片MOS管起到旁路电源的作用可测量短路电流，这两个关键参数将直接决定当前光照条件下的最大功率点，然后利用PI控制，可同时比例控制扩大或减小占空比，并处理累计误差。本系统会定时每天晚上自行把本天内的最大功率点用最小二乘法(取三个点算出最大点与最小点的平均值，再与另外值比较，逐步缩小区间)拟合成一个函数关系式，然后把此关系式与预存入单片机的函数模型比较(而且DSP可带SD卡，便于存储不同厂家生产的光伏电池的最大功率点特性，便于更改模型)，当两个模型误差范围较大时可根据预先设置的表示电池老化环境因素对电池特性影响的参数进行导入，并根据当天实测最大功率点的记录补充修正模型误差，以备新的一天时MPPT跟踪目标模型准确有效，真正提高转换效率。基本上可在电池寿命期间进行准确的MPPT计算，真正的实时控制，动态修正模型误差，完全自整定参数。DSP的主频最高可达100M，每秒MPPT运算可达上千次，从而精确的控制功率跟踪。同时DC-DC中加入了设计的保护电路，同时加入了无线接受发送模块，可在多块电池串联时上位机发送指令实现对单块电池DC-DC转换的开关，实现对光伏电池阵列发电的分配。同时无线模块会发送电池的输出功率到上位机，当出现极性相反等特殊情况时进行报错，实现监控。认为也可发送指令给单片机决定是否采用MPPT模式，即使不采用MPPT模式，也可把当前90％以上的电池能量转换后输出。最后，应当指出，以上实施例仅是本技术较有代表性的例子。显然，<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于DC-DC变换的自整定光伏电源优化器，其特征在于包括太阳能电池组件、MPPT控制器和DC-DC隔离电源，所述的DC-DC隔离电源与太阳能电池组件之间串接第一MOS管，所述的太阳能电池组件还并联接第二MOS管；所述的DC-DC隔离电源又连接AD采集模块，所述的MPPT控制器分别与第一MOS管、第二MOS...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴秋轩，康雪杨，林伟杰，施虞宏，丁学庆，
申请(专利权)人：浙江尖山光电股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：